انتخاب پمپ برج خنک کن

انتخاب پمپ برج خنک کن بر اساس دو پارامتر دبی آب در گردش پمپ و مجموع هد آب پمپ به دست می‌‌آید. دبی آب در گردش پمپ شامل مقدار حجم آب در واحد زمان که در مدار کولینگ تاور به گردش درآمده و هد آب پمپ (هد پمپ برج خنک کننده) به معنی اختلاف فشار لازم برای به جریان انداختن آب درون مدار برج خنک کننده است.

انتخاب صحیح پمپ کولینگ تاور و رعایت اصول لوله‌کشی برج خنک کننده و تجهیزات از موضوعات بسیار مهم بوده که در صورت طراحی نامناسب، مشکلات شدیدی را به وجود خواهد آورد. بنابراین در این مقاله از سایت کارا فناور اطلس پارسی، نکات صحیح انتخاب پمپ برج خنک کن و لوله کشی صحیح آن را بررسی خواهیم کرد.

پمپ برج خنک کننده چیست؟

برج‌های خنک کننده برای خنک کردن آب گرم با تبخیر بخشی از آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کار با پمپاژ آب به بالای برج خنک کننده و جمع آوری آن در یک حوضچه یا تشت انجام می‌شود. در حالی که آب به سمت حوضچه می‌رود، جریان هوایی روی آب وجود دارد که بخشی از مایع را تبخیر کرده و در نتیجه باعث خنک کنندگی سیال می‌شود. طراحی و اندازه برج خنک کننده به طور قابل توجهی متغیر است که در درجه اول به بار گرمایشی و حجم آب مورد نیاز برای خنک کردن آن بستگی دارد. بنابراین تعداد، اندازه و نوع پمپ برج خنک کننده نیز متفاوت خواهد بود.

پمپ برج خنک کننده برای پمپاژ آب از تشت برج خنک کننده به نیروگاه برای خنک سازی استفاده می‌شود، پس از آن آب به بالای برج خنک کننده بازگردانده شده و در آنجا به حوضچه برمی‌گردد. در نیروگاه‌ها، برج‌های خنک ‌کننده بزرگی وجود دارند که برای نیازهای خنک ‌کنندگی نیروگاه و همچنین خنک ‌کنندگی کندانسور کاربرد دارند. بار کندانسور به طور کلی بسیار بیشتر از بار خنک کننده کارخانه است، بنابراین پمپ‌های مختلفی برای هر سرویس وجود دارند.

پمپ‌هایی که برای گردش آب برای خنک ‌سازی نیروگاه استفاده می‌شوند، اغلب به عنوان پمپ‌های آب خنک‌ کننده شناخته می‌شوند و پمپ‌هایی که برای گردش آب از طریق کندانسور در نیروگاه استفاده می‌شوند، اغلب به عنوان پمپ‌های آب گردشی شناخته شده است.

آب درون یک برج خنک کننده ملاحظات خاصی دارد. آبی که هوادهی می شود، حاوی گازهای محلول است و معمولاً با مواد شیمیایی تصفیه می‌شود. علاوه بر این، سطح مایع در حوضچه، جریان و سایر نیازمندی‌ها از موضوعات کاربردی مهم برای انتخاب پمپ برج خنک کننده هستند. پمپ‌های رایج برای برج‌های خنک کننده، پمپ‌های روتودینامیکی افقی یا عمودی هستند.

انواع پمپ برج خنک کننده کدامند؟

همانطور که اشاره شد پمپ‌های برج خنک کننده برای رساندن آب تمیز به سیستم اسپری نصب شده در برج نصب می‌شوند. پمپ‌های آب پاشش همگی با توجه به ویژگی‌های برج های خنک کننده، بصورت سفارشی ساخته شده‌اند و دارای جریان زیاد و هد اسپری کم هستند.

دو نوع پمپ آب برج خنک کننده مختلف برای پیکربندی برج‌های خنک کننده وجود دارد.

1. پمپ گریز از مرکز افقی
2. یک پمپ گریز از مرکز عمودی

هر دو پمپ ذکر شده در بالا، مزایای خاص خود را دارند. به عنوان مثال، به لطف یک موتور با سرعت کم، پمپ گریز از مرکز عمودی به میزان زیادی صدا و لرزش را در حین کار کاهش می‌دهد و عمر مفید یاتاقان‌ها و سایر قطعات سایش را نیز افزایش می‌دهد.

پمپ گریز از مرکز افقی با اتصال مستقیم به سازه طراحی شده است که نصب، نگهداری و تعمیرات اساسی را تسهیل می‌کند. در طول تعمیرات اساسی، نیازی به جابجایی بدنه پمپ، لوله‌‎های ورودی یا خروجی نیست. پروانه و سایر قطعات را می‌توان به راحتی با جدا کردن موتور برای بررسی و تعمیر جدا کرد.

ساختار حفره تعادل برای متعادل کردن نیروهای محوری پمپ‌ها استفاده می‌شود. پوشش مهر و موم مکانیکی پمپ، برای اطمینان از عملکرد پایدار و عمر مفید، در برابر سایش مقاوم است. قابل ذکر است که پروانه توربین، شفت با استحکام بالا و بلبرینگ وارداتی همگی برای تضمین کیفیت بالای محصولات ما استفاده می‌شوند. جنس پروانه نیز از مواد چدن مقاوم در برابر سایش و چدن مس می‌باشد.

پمپ گریز از مرکز افقی، پمپ برج خنک کننده مدل KTZ

پمپ برج خنک کننده KTZ، یک پمپ گریز از مرکز تک مرحله ای تک مکش است که برای انتقال آب تمیز یا مایعات مشابه آب شفاف استفاده می‌شود. می‌توان این پمپ را همراه با یک سیستم HVAC یا در سیستم خنک کننده تهویه مطبوع مرکزی، برای تامین آب و سایر کاربردها استفاده کرد. سطح سر و صدا کمتر از یک موتور معمولی نوع Y است.

شرایط کاری پمپ برج خنک کننده KTZ

• دمای متوسط: کمتر از 80 ℃
• دمای محیط: کمتر از 40 ℃
• فشار کاری به دو سطح تقسیم می‌شود: 1.0MPa و 1.6MPa (لطفاً هنگام سفارش مشخص کنید تا از عملکرد آن، اطمینان حاصل کنید).

نقشه سازه پمپ برج خنک کننده KTZ

شرح ساختار پمپ برج خنک کن مدل KTZ

ساختار اتصال مستقیم نصب، نگهداری و تعمیر را تسهیل می‌کند. در طول تعمیر، بدنه پمپ، لوله‌های ورودی و خروجی نیازی به حرکت ندارند. فقط موتور را حرکت دهید. سپس در ادامه می‌توانید پروانه و سایر قطعات را برای تعمیر جدا کنید.

برای متعادل کردن نیروی محوری پمپ، از ساختار حفره تعادل استفاده می‌شود. از یک پوشش وکیوم مکانیکی مقاوم در برابر سایش برای اطمینان از عملکرد پایدار و همچنین افزایش عمر استفاده شده است.

پروانه ریخته گری دقیق، شفت با استحکام بالا و یاتاقان وارداتی مطابقت نیز از دیگر تجهیزات بکار رفته در ساختار پمپ KTZ است. برای تضمین کیفیت بالای پمپ، پروانه از چدن مقاوم در برابر سایش و یک چدن مسی ساخته شده است. خریداران می‌توانند بر اساس شرایط استفاده موردنظر خود پروانه متناسب را انتخاب نمایند.

توضیح علائم درج شده روی پمپ برج خنک کننده مدل KTZ

1. کد برای قطر بیرونی برش پروانه
2. قطر پروانه (میلی متر)
3. قطر ورودی پمپ (میلی متر)
4. قطر خروجی پمپ (میلی متر)
5. پمپ گریز از مرکز تک مرحله ای تک مکش اتصال مستقیم

پمپ گریز از مرکز عمودی، پمپ برج خنک کننده مدل GDB

قطعات قابل چرخش، از جمله موتور و پروانه که توسط یک موتور مخصوص با سرعت چرخش کم طراحی شده است، تحت آزمایش تعادل قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که پمپ برج خنک کن مخصوصاً برای مواردی با نیازهای نویز محیطی بالا مناسب است.

پروانه این نوع پمپ کمتر از 30 کیلو وات است و مستقیماً بر روی شفت با طول موتور نصب می‌شود. برای پمپ‌های بالاتر از 27 کیلو وات، از کوپلینگ‌های چامپ برای اتصال به موتور استفاده شده است. جدا کردن پوشش پمپ و پروانه نیازی به از بین بردن خطوط لوله ورودی و خروجی ندارد، بنابراین تعویض مهر و موم و پروانه آسان می‌شود. خروجی‌های آب که همگی دارای قطر یکسانی هستند و در یک محور قرار دارند، می‌توانند مانند شیرها روی خط لوله نصب شوند و از نصب سریع و آسان اطمینان حاصل نمود.

کاربرد پمپ برج خنک کننده مدل GDB

پمپ برج خنک کننده مدل GDB (پمپ گریز از مرکز عمودی GDB)، بیشتر برای انتقال آب تمیز و غیر فلزی، یا مایعاتی با ویژگی‌های فیزیک و شیمیایی مشابه آب که شامل ذرات جامد اضافی نیستند، برای پمپاژ به برج خنک کننده استفاده می‌شود. پمپ برج خنک کننده نوع GDB، یک پمپ آب تمیز عمودی تک مرحله ای (تک مکش یا دو مکش) است.

به دلیل استفاده از موتور با سرعت چرخش پایین، سطح سر و صدا و ارتعاش در حین کار بسیار کاهش می‌یابد، در حالی که طول عمر بلبرینگ و قطعات سایش سریع آن بیشتر است. با دستگاه منطبق بر گرما، به طور گسترده‌ای برای تامین آب صنعتی و کشاورزی و زهکشی، فشار آب جاری، تامین آب ساختمان‌های بلند و همچنین تحویل آب سرد و آب گرم در تهویه مطبوع و گرمایش مرکزی استفاده می‌شود.

محدوده عملکرد پمپ برج خنک کننده GDB

• سرعت چرخش: 1450r/min 980r/min
• ظرفیت: 3.5-2340m 3 /h
• هد: 5-71m
• قدرت: 0.55-200KW

شرایط کاری پمپ برج خنک کننده GDB

• حداکثر دمای کار: 105 ℃
• حداکثر فشار کاری: 1.6 مگاپاسکال
• جهت چرخش: با مشاهده از جهت موتور به پمپ، پمپ در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد.

پارامترهای موتور پمپ برج خنک کننده GDB

• سطح حفاظت: IP44
• درجه عایق: E
• ولتاژ استاندارد: 380 ولت

“اگر شرایط خاصی برای موتور پمپ برج خنک کننده مورد نظر خود دارید، لطفا هنگام سفارش به کارشناسان ما اطلاع دهید.“

قطعات اصلی و نقشه‌های سازه پمپ برج خنک کننده مدل GDB

1. شیر توپی ورودی
2. لوله مستقیم
3. مفصل پلاستیکی انعطاف پذیر
4. واشر میرایی لرزش
5. صفحه پایه
6. مفصل پلاستیکی انعطاف پذیر
7. لوله مستقیم
8. شیر چک خروجی
9. خروجی
10. ورودی

توضیح علائم درج شده روی پمپ برج خنک کننده مدل GDB

1. پمپ کم سر و صدای کم سرعت
2. قطر ورودی پمپ 100 میلی متر
3. سر پمپ 50 متر
4. اولین برش مستقیم پروانه از همان نوع
5. برش مستقیم دوم از پروانه مشابه

روش انتخاب پمپ برج خنک کن

بهترین راه برای تعیین مقدار دبی مورد نیاز در مدار برج خنک کننده استفاده از کاتالوگ برج خنک کننده و مقدار اعلام شده برای آن ظرفیت است. در صورتی که از چیلر استفاده می‌کنید به ازای هر تن تبرید چیلر 3 gpm دبی در چیلر تراکمی و 3.5 gpm دبی در چیلر حذبی در نظر بگیرید. همیشه باید توجه داشته باشید که هر برج خنک کننده برای فعالیت موثر دارای یک حد مجاز دبی مینیمم (Minimum Flow Rate) و دبی ماکزیمم (Maximum Flow Rate) است.

به جریان انداختن دبی کمتر از حد مجاز دبی مینیمم در برج خنک کننده موجب عدم توزیع آب مناسب و در نتیجه فرار هوا و عدم کارایی برج خنک کننده خواهد شد. همینطور به جریان انداختن دبی بیش از حد مجاز موجب به اصطلاح خفگی در برج خنک کنند خواهد شد و دبی زیاد اجازه عبور مناسب هوا و تماس با آب را نخواهد داد و عملکرد برج خنک کننده را به شدت مختل خواهد کرد. در حقیقت آنچه میزان دبی را تعیین می‌کند، میزان water loading (بار آبی) در طراحی برج خنک کننده و پکینگ برج خنک کننده است.

به طور مثال برای یک برج خنک کننده 100 تن معمول با اتصالات ورود و خروج 4 اینچ، دبی مینیمم تقریبا برابر 250 gpm و دبی ماکزیمم برابر 400 gpm است. بنابراین حتماً در این برج خنک کننده باید مقدار دبی در بازه اعلام شده جریان داشته باشد تا برج خنک کننده با ظرفیت واقعی خود عمل کند. در صورتی که ظرفیت برج خنک کننده انتخاب شده با دبی آب مورد نظر متناسب نباشد، باید با طراحی لوپ در لوله کشی و تعبیه بای پس (Bypass)، دبی مورد نیاز در برج خنک کننده (Required Flow Rate In The Cooling Tower) را تأمین کنید.

“برای این مورد و مشاوره در مورد انتخاب دبی و انتخاب پمپ برج خنک کننده با کارشناسان شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید.”

میزان افت فشار آب پمپ برج خنک کننده

برای محاسبه میزان افت فشار آب در سیستم مدار برج خنک کننده، از یک فرمول و قانون معیّنی استفاده می‌شود. بر این اساس، مقدار هد و افت فشار آب در سیستم مدار برج خنک کننده شامل (هد برج خنک کننده + هد تجهیزات متصل شده به برج خنک کننده مانند چیلر + هد طولانی ترین مسر لوله کشی) است. براساس یک قانون سر انگشتی برای چیلر بیان می‌شود که (مقدار طول مسیر رفت از کندانسور تا برج خنک کننده به واحد فوت ضرب در 0.075 + ارتفاع لوله ورودی برج خنک کننده از تشت به واحد فوت = هد مورد نیاز به واحد فوت). قانون ذکر شده، یک قانون عمومی است و برای جلوگیری از اشتباه بهتر است به صورت دقیق‌ تر به محاسبه بپردازید.

در نظر داشته باشید برای هد مسیر لوله‌کشی، باید طولانی‌ترین مسیر را در نظر بگیرید. همچنین ارتفاع مسیر لوله‌کشی را محاسبه کنید تعداد زانویی‌ها یا تغییر سایز لوله‌ها را حتماً بررسی کنید. افت فشار مدار آب در برج خنک کننده و در دستگاه مقصد (چیلر یا تجهیزات دیگر) را از کاتالوگ شرکت سازنده بدست آورید. اکنون با جمع این اعداد به هد کلی می‌رسیم و در نهایت بهتر است ضریب اطمینانی برای آن در نظر بگیرید.

“جهت مشاوره در زمینه انتخاب پمپ برج خنک کن می‌توانید با کارشناسان شرکت بادران تهویه صنعت تماس حاصل فرمایید.”

نمودار انتخاب پمپ برج خنک کننده

با در دست داشتن هد و دبی آب قادرید از روی نمودار انتخاب پمپ (نمودار بالا)، پمپ متناسب با کاربری خود را انتخاب کنید. در این ارتباط نرم افزارهای مختلفی هم وجود دارد که می‌توانید به آن دسترسی داشته باشید. با ذکر مثال به انتخاب پمپ برج خنک کننده می‌پردازیم.

پس از محاسبات هیدرولیکی می‌خواهیم پمپ زمینی برای برج خنک کننده خود انتخاب کنیم که دبی 50 متر مکعب در ساعت و هد 29 متر آب را تأمین کند. برای انتخاب پمپ گریز از مرکز به منحنی‌های شرکت پمپیران مراجعه می‌کنیم.

با مشخصات ذکر شده دو انتخاب داریم:

1. پمپ 315-65 با سرعت 1450 دور بر دقیقه
2. پمپ 160-50 با سرعت 2900 دور بر دقیقه

برای خرید و انتخاب پمپ برج خنک کن دقت داشته باشید با توجه به اینکه استهلاک پمپ در دورهای بالا بیشتر است، اگر کارکرد پمپ و سیستم به صورت مداوم است از پمپ گزینه 1 استفاده کنید و در صورتیکه کارکرد پمپ و سیستم به صورت فواصل زمانی است، از پمپ گزینه دوم استفاده نمایید.

نکات مهم انتخاب پمپ کولینگ تاور

• • ناحیه مکش پمپ را درست طراحی کنید تا حباب‌ های هوا به پمپ وارد نشود، زیرا عمر آن را به شدت کاهش می‌دهد. البته که آب در گردش برج خنک کننده پر از هوا است. بنابراین باید بیشتر دقت کنید و مطمئن شوید که هیچگونه اختلاف فشار ناگهانی میان برج و مکش پمپ بوجود نیاید که در این صورت هوا وارد پمپ شده و شفت آن را از بین می‌برد.

• • لوله‌ها به صورت هم مرکز نصب شود

• • شیرها، آشغالگیرها و اتصالات بهتر است در مسیر خروج پمپ قرار گیرند

• • به فشار منفی که معمولاً در ناحیه مکش پمپ بوجود می‌آید دقت کنید. یک یا دو psi فشار معمول و طبیعی است و مشکلی نیست. فقط در نظر داشته باشید که اگر فشار منفی زیاد بود و همزمان دما هم بالا رفت موجب کاویتاسیون خواهد شد.
  • بروی ناحیه مکش، گِیج نصب کنید تا از فشار منفی مطلع شوید

واتر لگ در انتخاب پمپ برج خنک کن

اتفاقی که برخی مواقع بر اثر طراحی نامناسب می‌ افتد، این است که پی از خاموش کردن پمپ برج خنک کننده سر ریز می‌کند. این مشکل با طراحی یک واتر لگ (water leg) برطرف خواهد شد. مطابق شکل، لوله‌کشی را طراحی و اجرا نمایید. سپس طول مناسب واتر لگ را بر اساس میزان دبی و طول لوله‌کشی بدست آورید.

• تمام لوله‌های افقی پس از خروج پمپ باید پایین‌تر از ناحیه سر ریز برج خنک کننده باشد
• در مسیر پس از خروج از پمپ شیر یکطرفه بگزارید تا آب برنگردد
• طراحی و طول مسیر لوله خروج پمپ را بر اساس ASHRAE 90.1-2010 طراحی کنید
• وجود رسوب و فولینگ فاکتور را در طول زمان در مسیر لوله‌کشی در نظر بگیرید؛ اضافه نمودن 5 تا 10 فوت ضریب اطمینان کفایت می‌کند.

جهت مطالعه بیشتر در مورد انتخاب پمپ برج خنک کننده به مطالب “محاسبه هد پمپ برج خنک کننده“ و “کاویتاسیون در پمپ برج خنک کننده“ مراجعه فرمایید.